近日，顧敏院士領(lǐng)導(dǎo)的光子芯片研究院能源光子學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)張軼楠特聘教授、王彤特聘副研究員聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)報道了一種低成本、可擴(kuò)展的自適應(yīng)輻射制冷薄膜涂層，該工作實(shí)現(xiàn)了輻射制冷和太陽加熱涂層的溫度感知智能切換和大規(guī)模制備，將在全年建筑物節(jié)能方面具有非常高的優(yōu)越性，同時在人工智能、光電子芯片、大數(shù)據(jù)中心的制冷方面將發(fā)揮重要價值。該研究成果以《一種用于自適應(yīng)被動輻射冷卻和加熱的可擴(kuò)展水性無二氧化鈦熱變色涂層》（Scalable and waterborne titanium-dioxide-free thermochromic coatings for self-adaptive passive radiative cooling and heating） 為題發(fā)表在《細(xì)胞》（Cell）子刊《細(xì)胞?物理科學(xué)報告》（Cell Reports Physical Science）上。光子芯片研究院特聘副研究員王彤和特聘教授張軼楠為該論文的共同第一作者。
輻射制冷作為一種利用熱輻射將物體的熱量通過大氣透明窗口傳輸?shù)接钪娴男录夹g(shù)，具有零能耗、零污染等優(yōu)勢，在建筑物、車輛、芯片、太陽能電池、衣物等方面發(fā)揮著重要作用。但迄今為止所報道的大部分輻射制冷材料無法感知外界環(huán)境溫度的變化并自主做出相應(yīng)的熱調(diào)控行為，反而在寒冷的天氣進(jìn)行不必要的降溫，徒增采暖成本，影響了該類材料的實(shí)際應(yīng)用。針對這一問題，上海理工大學(xué)光子芯片研究院和復(fù)旦大學(xué)合作開發(fā)了一種可擴(kuò)展的聚合物/空心玻璃微珠/感溫變色微膠囊復(fù)合薄膜涂層，首次實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)輻射制冷和太陽能加熱集成材料的大規(guī)模制備，避免了傳統(tǒng)輻射制冷材料的無效降溫，讓房屋在夏天保持涼爽，冬天保持溫暖（圖1）。測試結(jié)果表明，在夜間，復(fù)合薄膜涂層可降溫~ 7.8 °C；在正午太陽光直射下，其仍可降溫~ 7.1 °C。隨著感溫變色微膠囊的引入，熱變色復(fù)合薄膜/涂層可隨著環(huán)境溫度的變化在超白和彩色之間自由切換，并有效調(diào)控對可見光的吸收和反射，實(shí)現(xiàn)了夏天輻射制冷和動態(tài)太陽能制熱的靈活轉(zhuǎn)變（ΔT cooling-heating = 9.5 °C）。類似一臺無需天然氣和電力、無排放的空調(diào)和暖氣一體機(jī)，有望為現(xiàn)代化節(jié)能建筑的發(fā)展提供切實(shí)可行的解決方案。
圖1. 自適應(yīng)輻射制冷和太陽能加熱薄膜涂層的設(shè)計及其在建筑物上的應(yīng)用
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https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2666386422000492
供稿：光子芯片研究院
